UREĐAJ ZA PROČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA
MBR –TEHNOLOGIJOM TIP ALMES

uvod

Uređaj za pročišćavanje otpadnih voda primjenom MBR (Membranski Bio Reaktor) tehnologije je najsuvremenije rješenje sa sljedećim prednostima:

• iznimno čista izlazna voda (BPK <2mgO2/l)
• znatno manji prostor za uređaj bez neugodnih mirisa
• brza izgradnja uređaja zboj jednostavne konstrukcije
• najpodesnije za zahtjevna obalna područja mora i rijeka
• kapaciteti od 500 do 500.000 ES ( i više)
• povoljna cijena
• pročišćena voda se može koristiti za zalijevanje travnatih površina

MBR je tehnologija koja pripada grupi separacijskih procesa s biološkom obradom s aktivnim muljem.Mehanička predobrada otpadnih voda prilagođena je zahtjevima bioloških procesa koji se odvijaju unutar bio-reaktora. Proračuni jedinice za obradu voda izrađeni su za određen broj reaktora uređaja uzevši u obzir karakteristične oscilacije količina i kakvoće dotoka na uređaj, a kako bi parametri efluenta na izlazu iz uređaja uvijek bili u granicama zadanih.
Predimenzioniranost ili poddimenzioniranost kontinuiranih bioloških uređaja često u praksi daje neočekivano neadekvatne rezultate karakteristika efluenta. Obzirom da se na obalnom području mora ili rijeka radi o vrlo osjetljivoj zoni recipijenta (II kategorija) MBR tehnologija obrade voda najpodesnija je za ovako zahtjevne lokacije.
MBR sustav obrade komunalnih / otpadnih voda omogućuje obradu otpadnih voda u četiri osnovne faze i nizu podfaza, ovisno o tehničkoj izvedbi. Aeriranjem vode i  zadržavanjem optimalne količine aktivnog mulja za rast mikroroganizama u 10 -15 dana u  bazenu bioreaktora  nastani dovoljan broj mikroroganizama, da  u kratkom vremenu obrade sve organske tvari, koje opterećuju otpadnu vodu. Nakon biološke obrade voda se  propušta kroz membrane, koje zadržavaju mikroroganizme i sve zaostale organske i anorganske tvari a propuštaju vodu visokog stupnja čistoće. Čišćenje separacijskog sustava –mikrofiltracijske membrane obavlja se povratnim pranjem u kratkim vremenskim intervalima s razrijeđenim hipokloritom.

Postignuta kakvoća efluenta bolja je od zakonski zahtjevane što se vidi iz sljedeće tablice

* Ovi podaci su samo informativnog karaktera i imaju namjeru prikazati opće sposobnosti membranske tehnologije za obradu voda.

MBR jedinica, može biti izvedena građevinski ili modularno-montažno zavisno o investitoru i količini otpadnih voda. Sastoji se iz uređaja s grubom i finom mehaničkom rešetkom (0.5-3 mm – svijetli otvor), MBR reakcijskih bazena (denitrifikacija; nitrifikacija; aeracija; područje membrana ), ulazno-izlaznih bazena koji čine:
- bazen za egalizaciju influenta – 1 kom.
- bazen za stabilizaciju mulja – 1 kom
- bazen za kontrolu efluenta – 1 kom.

Karakteristike ulazno izlaznih bazena dimenzionalno i konstrukcijski projektiraju su tako da kapacitivno zadovoljavaju memebranske bio-reaktore.

Gruba mehanička rešetka, te fina rešetka dimenzionirani su tako da zadovoljavaju široki raspon fluktuacije influenta, kao i sve diskontinuitete protoka tijekom rada uređaja. Kakvoća suspedirane tvari nakon grube i fine rešetke je takav da karakteristike čestica influenta u potpunosti zadovoljavaju zahtjeve biološkog procesa unutar MBR – bazena. Odvojene mehaničke nečistoće dospjele na finu rotacionu rešetku automatski se uskladišćuju u tipski kontejner otpadaka. Zaštitu od neugodnih mirisa na mehaničkoj rešetki osigurava potpuno zatvoreni tok mehaničkih nečistoća od rešetke do kontejnera.

Egalizacioni bazen služi za egalizaciju pridošlih količina influenta. Dimenzioniran je tako da u kombinaciji sa MBR – bazenima zadovoljava zahtjevani proces obzirom na količine dotoka otpadnih voda kao i na koncentracije. Daje u svim varijantama ulaza optimalnu varijantu i pripremu otpadnih voda na ulazu u MBR- bazene.

Membranski bioreaktor (MBR) zahvaljujući kombinaciji klasične bioobrade s aktivnim muljem i separacijskoj-membranskoj tehnologiji dobila se procesna konfiguracija koja je jednostavna glede procesa i održavanja, isplativa, fleksibilna i pouzdana. Osim navedenog s kojom drugom tehnologijom osim membranske ne može se dobiti tako visoko i strogo zahtjevana kakvoća obrađene vode odnosno efluenta. Sustav je primjenjiv za obradu gradske otpadne vode, a i za djelomičnu ili potpunu obradu raznih industrijskih otpadnih voda. Unutar reaktorske sekcije postoji zona za denitrifikaciju a u areacijskom dijelu putem jednostavne kontrole aeracije efikasno se uklanjaju nutrijenti dušik i fosfor a posebno dušik. Procesno rješenje MBR, anoksična zona, predstavlja efikasno sredstvo za kontrolu rasta vlaknastog mulja, što je česti problem klasičnih rješenja bioobrade.

Ovakav način rada s MBR nema za potrebu na primarnog ni sekundarnog taložnika a vrijednost MLSS kao bitna karakteristika aeracijskih reaktora s bio muljem je 3 do 5 puta veća nego kod klasične obrade što ima za posljedicu smanjenje reakcijskih bazena i puno veću starost mulja.

Reaktor za aerobnu stabilizaciju mulja zahtjeva kontinuiranu vezu sa egalizacionim bazenom u koji se odlijeva tekuća faza odvojena unutar procesa stabilizacije mulja. Projektiran je tako da osigurava obradu 1,5 % mulja količinski i omogućuje procesno zahtjevano starenje mulja i kod maksimalnih dotoka influenta. Jedinica stabilizacije mulja ovako projektirana daje na izlazu mulj do max. 3 % suhe tvari. Mulj se iz bazena za stabilizaciju povremeno ispumpava i odvozi na gradski deponij ili na dodatnu obradu mulja.

Bazen za kontrolu efluenta čini sastavni dio ulazno izlazne jedinice i dimenzioniran je za prihvat efluenta radi vizualne i on line kontrole mutnoće NTU te uzimanje uzoraka za laboratorijsko ispitivanje karakteristika efluenta. Kod povratnog pranja membrana automatski se dozira mala količina razrijeđenog hiperklorita. Voda unutar bazena za kontrolu efluenta je obrađena i može služiti kao tehnološka voda ili za polijevanje površina. Višak efluenta se iz bazena slobodno izlijeva u recipijent II. kategorije. Opcionalno na zahtjev kupca može se ugraditi dodatna nano-filtracija, a ispred potrošača UV- dezinfekcija.

Reakcijski bazeni s aktivnim muljem i membranama MBR projektirani su da mogu zadovoljiti vrlo oštre kriterije fluktuacije dotoka kao i zahtjevane randemente podfaza priključivanja pojedinih cijelina na sustav odvodnje otpadnih voda. Poradi toga projektirju se MBR jedinice uređaja s mogućnošću jednostavnog i nesmetanog povećanja sustava. Ovakav sustav MBR reaktora osigurava pokrivenost procesa unutar svih količina dotoka influenta kao i unutar svih oscilacija koncentracija influenta. Biološki proces unutar reaktora bez obzira na količine i koncentracije influenta osigurava uvijek jednake karakteristike efluenta. Sastavni dio reaktora su potopne membrane s porama od 0.1 μm (slika 1.). Moguće su modularne jedinice radi jednostavnosti izgradnje, iako se i varijanta građevine (MBR kao građevina) za iste karakteristike efluenta može izgraditi podzemno ili nadzemno. Ovisi o željama investitora.

Tehnologija obrade

MBR-tehnologija – koja odgovara i pripada grupi periodičke nestacionarne bioobrade. Razlog izbora i analize gore navedenog postupaka obrade je u činjenici da ostali fizikalno-kemijski i pa i drugi podsustavi bioobrade vrlo teško zadovoljavaju tražene procesne parametre.

Primjena MBR procesa kod obrade komunalnih otpadnih voda je vrlo jednostavna (slika 2.) gledano sa mehaničkog aspekta i aspekta pogonskih uvjeta, te s visokim stupnjem efikasnosti. MBR proces za obradu komunalnih otpadnih voda zahtjeva pripremljeni influent na ulazu u reaktor i onoliko MBR reakcijskih bazena, koliko nalaže proračun procesnih uvjeta.

Nikakvi aerirani pjeskolovi, primarni i sekundarni taložnici, te recirkulacija mulja između bazena i eventualno pješčana filtracija nisu potrebni. Velike dozvoljene promjene ulaznih protoka u MBR sustavu, čini ih prikladnim za obradu velikih vršnih opterećenja ili za obradu vrlo malih dotoka tijekom male potrošnje voda. Osnovna prednost primjene MBR tehnologije je dakle u činjenici, da se radi o relativno malim uređajima, koji na razini primjenjene tehnologije imaju ugrađenu mogućnost tercijarne obrade otpadnih voda, s niskim izlaznim koncentracijama suspendiranih tvari, KPK, BPK5, amonijaka, TKN i TP.
slika 2. Princip rada MBR-a

Influenti u MBR uređaj mogu biti opterećeniji, tj. više onečišćeni nego kod klasičnih bioloških sustava, kako zbog membrana kao separacijskih jedinica tako i zbog visokog MLSS i F/MLSS koji daje mogućnost velike fleksibilnosti biološkog opterećenja. Kakvoća efluenta koji se postiže MBR postupkom je viša od kakvoće bilo kojeg drugog alternativnog biološkog postupka za obradu otpadnih voda.

Proces predobrade kao i biološki proces reaktora odvija se potpuno automatski vođen lokalnim PLC uređajem. Sustavom ethernet veze podaci se prenose na PC računalo gdje je omogućena kontrola i vođenje procesa

Obrada otpadnog mulja
Kratki opis obrade mulja priložen je da se ima uvid u tehnologiju i mogućnost njezine primjene. Primjena ovisi o količini mulja i odluci investitora. Stvaranje viška otpadnog mulja je minimalno, a mulj je adekvatno i dobro stabiliziran.Ta značajka omogućuje primjenu obrade otpadnog mulja, kao npr. zgušnjavanje. Otpad mulja bi normalno bio oko 0.6-0.7 kg po kg BPK, ovisno o temperaturi, starosti mulja i zahtjevima na kakvoću efluenta. Muljne povratne pumpe i pumpe za otpremu otpadnog mulja su potopljene. Te pumpe se lako mogu izvaditi iz bazena radi održavanja ili zamjene. Mala reaktorska zona unutar MBR procesa je sredstvo i mjesto, gdje je biomasa izmjenično izložena uvjetima okoliša za optimalni rast. Veličina te zone je određena na osnovi opterećenja u smislu stvaranja pahuljastog taloga, kako bi se osiguralo brzo i maksimalno uklanjanje lako razgradivog topivog substrata. Time se dobiva pahuljasta i dobro taložna biomasa aktivnog mulja. Biomasa ulazi u selektor zonu iz denitrifikacijske zone. Rad ove zone sa sekventnim aerobnim, anoksičnim i anaerobnim reakcijskim uvjetima je uspješno korišten za minimiziranje rasta vlaknastih mikroorganizama s niskom F/M vrijednosti ali visokom MLSS vrijednosti što omogućuje povećanje opterećenja na ulazu tj influentu.

Aerobni digestor mulja rade tako da se razgrade hlapljive tvari u otpadnom mulju nastalom iz MBR procesa. To će stabilizirati mulj i olakšati njegovu daljnju obradu, te tako spriječiti stvaranje bilo kakog smrada. Vrijeme retencije je cca 20 dana. Otprilike 50-70% kapljevitih tvari u otpadnom mulju oksidirat će se tijekom aerobne digestije jer je sama starost mulja u MBR vrlo visoka.

Sustav mjerenja, kontrole i upravljanja procesom
Kontrola rada uređaja praćenje parametara potrebnih za normalnu kontrolu procesa kao i automatsko vođenje procesa u bioreaktorima u ovisnosti od protoka i koncentracija influenta osigurano je lokalnim PLC uređajem tip MITSUBISHI koji je LAN-om i modemski povezan na PC i SCADA sustav. Uređaj radi potpuno automatski, a biološka reakcija odvija se diskontinuirano uz aerobno anaerobni procese. Svi elektro- motorni pogoni kontrolirani su preko lokalnog PLC-a

Uronjene elektromotorne pumpe imaju termostatsku zaštitu a isporučuju se u vodonepropusnoj izvedbi sa 10m kabela za el. povezivanje. Ukopčavanje i iskopčavanje pumpi, puhala i drugih upravljačkih uređaja vođeno je automatikom. Kontrolom nivoa u MBR modulima pomoću ultrazvučnih mjerača nivoa vode osiguran je rad uređaja. Također je ugrađena ON-LINE kontrola Ph vrijednosti, mutnoće, otopljenog kisika i temperature vode, te uređaj za automatsko uzorkovanje prema potrebi.

Osigurano je mjerenje protoka otpadne vode.

Automatika stalno bilježi izmjerene vrijednosti te stanja procesa, signala i alarma čime se nadzire rad membranskog bioreaktora . Zbog toga svi uređaji automatike moraju biti stalno u radu i pod naponom 230V AC preko UPS-a .

Izmjerene vrijednosti, stanje procesa , signalizacija i alarma se pohranjuju u bazu podataka PC-računala i prikazuju na monitoru PC računala (lokalnog ili udaljenog).
Svi parametri unose se preko PC računala i Visual Call 6.0 softvera.
Podaci o alarmima se kao SMS poruke šalju na odabrane GSM mobitele korištenjem GSM modema. Funkcije GSM-komuniciranja, nadzora i upravljanja osigurava ugrađeni MV500 upravljački program za PLC kojim je također moguće vršiti daljinsko dijagnosticiranje rada membranskog bioreaktora korištenjem GSM modema, udaljenog PC računala i Visual Call 6.0 softvera.
Daljinsko upravljanje i nadzor uređaja se ostvaruje i pomoću VPN veze korištenjem EDGE/UMPTS komunikacija između lokalnog PC računala i udaljenog PC računala i Visual Call 6.0 softvera.